配电网谐波地产生及危害

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1、实用标准文案配电网谐波的产生及危害一、谐波的概念在供电系统中，通常总是希望交流电压和交流电流呈正弦波形。正弦电压可表示为（10–12）式中，U——电压有效值；α——初相角；ω——角频率，ω=2πf=2π/T；f——频率；T——周期。正弦电压施加在线性无源元件电阻、电感和电容上，其电流和电压分别为比例、积分和微分关系，仍为同频率的正弦波。但当正弦电压施加在非线性电路上时，电流就变为非正弦波，非正弦电流在电网阻抗上产生压降，会使电压波形也变为非正弦波。当然，非正弦电压施加在线性电路上时，电流也是非正弦波。对于周期为T=2π/ω的非正弦电压u（ωt），一般

2、满足狄里赫利条件，可分解为如下形式的傅里叶级数（10–13）式中（n=1，2，3…）或（10–14）式中，、和、的关系为精彩文档实用标准文案在式（10–13）或式（10–14）的傅里叶级数中，频率为1/T的分量称为基波，频率为大于1整数倍基波频率的分量成为谐波，谐波次数为谐波频率和基波频率的整数比。以上公式及定义均以非正弦电压为例，对于非正弦电流的情况也完全适用，把式中u（ωt）转成i（ωt）即可。n次谐波电压含有率以HRUn（HarmonicRatioUn）表示。（10–15）式中，——第n次谐波电压有效值（方均根值）；——基波电压有效值。n次谐波

3、电流含有率以HRIn表示（10–16）式中，In——第n次谐波电流有效值；I1——基波电流有效值。谐波电压含量UH和谐波电流含量IH分别定义为（10–17）（10–18）电压谐波总畸变（totalharmonicdistortion）和电流谐波总畸变率分别定义为（10–19）精彩文档实用标准文案（10–20）以上介绍了谐波及谐波有关的基本概念。可以看出，谐波是一个周期电气量中频率为大于1整数倍基波频率的正弦波分量。由于谐波频率高于基波频率，有人也把谐波也称为高次谐波。实际上，“谐波”这一术语已经包含了频率高于基波频率的意思，因此再加上“高次”两字是多

4、余的。二、谐波的产生2.1.变压器变压器的非线性是因其铁芯材料具有非线性磁化曲线引起的。磁化曲线具有饱和、死区和滞后3种典型非线性特性，它以原点为对称点，在正弦波电压的作用下，励磁电流为对称函数，并满足，应用傅立叶级数分解时仅有奇次项。对于3相对称的变压器来说，其3的奇数倍（3次、9次、15次、……）谐波均为零序，会受到变压器接线方式的影响。故可认为变压器是一种只产生奇次谐波的电流源型谐波源。它的谐波次数还受1、2次侧接线方式（Δ或Y）的影响，大小则与其磁路的结构形式、铁芯的饱和程度等有关。铁芯的饱和程度越高，变压器工作点偏离线性越远，谐波电流越大。

5、2.2.气体放电类电光源照明工程中使用的电光源分为两种：一种是热辐射类电光源，如白炽灯、卤钨灯；另一种是气体放电类光源，如荧光灯、高压汞灯、高压钠灯和金属卤化物灯。通过测量及分析气体放电类光源的全伏安特性可知，其非线形十分严重，含有负的伏安特性。气体放电灯使用时必须与电阻或电感串联，使其综合伏安特性不再为负，才能正常工作，串联的电阻或电感统称为镇流器。其非线性相当严重，其中3次谐波含量达20%以上（以基波百分数表示）。由于其特性为对称函数，也只含有奇次谐波，故气体放电类电光源灯具属于电流源型谐波源。2.3.其它非线性电气设备（1精彩文档实用标准文案）

6、冶金、化工等企业和电气化铁路所用的换流设备利用整流元件的导通、截止作用强行短接和断流，这将产生谐波电流。（2）炼钢电弧炉因电弧的负阻特性（电弧电阻随电流增大而急剧减少）和熔化期A相电极反复不规则地短路和断弧，故而产生谐波电流。由于3相负荷不对称，存在较多的3次谐波电流。精炼期谐波电流有所减小。（3）目前民用建筑中的电气设备一般都采用开关型电源。这类电路的电源侧是整流电路，而且大多数为单相全波整流电路。其负载按具体线路则可分为感性负载和容性负载两种。感性负载的单相整流电路为仅含奇次谐波的电流源型谐波源，其中3次谐波含有量达30%以上。容性负载的单相整流

7、电路也只含有奇次谐波，但由于电容电压会通过整流管向电源侧回馈，故属于电压源型谐波源。其谐波含有量与电容值C有关，C越大，谐波含量越大。（4）变频电路是民用建筑中的另一种谐波源，常用于电梯、风机、水泵的调速电路。由于采用了相位控制，谐波成分非常复杂，不仅含有所有整数次谐波，而且还含有非整数次谐波。这类装置的功率一般较大，但数量较少，对系统的谐波有一定的影响。特别要指出的是，彩色电视机、微型计算机等家用电器和办公设备中的整流电路，虽然其单台功率较小，但数量巨大，已成为民用建筑中最主要的谐波产生源。三、谐波的危害（1）影响配电网的稳定运行配电网的电力变压器

8、、电力线路通常采用继电保护措施，在故障情况下保障系统和设备的安全。其检测部分常采用电磁式继电器、感应式继电器